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的运动,经时间
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与B相撞.碰后A静止,B以v=at0速度朝右运动.改取随B一起运动的惯性系B1,在B1系中B静止,A以初速度v朝左运动,经t=v/a=t0时间降速到零,而后反向运动,又经t0时间与B发生第2次碰撞.如此继续下去,可知从开始直到第k≥1次碰撞,共经时间
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{A,B}系统质心所获加速度为
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Tk时间内质心位移量为
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A球位移量则为
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其间电场力作功
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例3 质量未必相同的两个小球A1,A2用轻杆连接后放在水平桌面上,桌面上另一个小球B以垂直于杆长方向的速度朝着A1运动,如图5-8所示.而后B与{A1,轻杆,A2}系统发生碰撞,试证碰后瞬间A2速度为零.
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图 5-8
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证 与B发生碰撞的是A1.在轻杆模型中已约定杆的质量为零.如果A1,B碰撞过程中轻杆参与力的作用,那么可设轻杆受A1作用力N1,据牛顿第二定律,轻杆必须受A2作用力N2=-N1,以使轻杆不会产生无穷大加速度.假设N1,N2有垂直于杆的分量,那么相对轻杆“质心”会形成非零力矩,使轻杆获得无穷大的旋转角加速度,这也是不可能的.据此,B与A1碰撞过程中,轻杆和A2只能参与沿杆方向力的作用,故碰后瞬间A2速度必为零.
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另一方面,也可如题文所述,将碰撞处理成B与{A1,轻杆,A2}整个系统之间的相互作用,建立动量守恒与角动量守恒方程(因未知能量损失情况,不能建立能量方程),导出碰后瞬间A2速度为零的结果.
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将{A1,轻杆,A2}系统质心记为C,将A1,A2到C点的距离分别记为l1,l2,将A1,A2,B的质量各记为M1,M2,m,则有
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